【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，属于地连墙施工。
技术介绍
1、地下连续墙因其噪音低、振动小、墙体刚性大、对土体扰动相对小，同时可将挡土、承重和防水功能三合一集于一身的优点被广泛应用于复合地层深基坑工程中作支护作用。若地连墙成槽时不稳定，容易导致地连墙在成槽时发生整体失稳，导致出现严重的工程事故，因此地连墙成槽稳定性就成为了地连墙施工过程中的关键。现有技术中大多根据地连墙的失稳模式建立失稳模型，在失稳模型上通过受力分析和极限平衡法建立平衡方程，获得地连墙的安全系数；根据安全参数分析出地连墙稳定性与中间指标(槽段高度、土体重度、土壤黏聚力系数、护壁泥浆的重度和土体内摩擦角)的关系，来对实际深基坑地连墙成槽过程提供指导，使得地连墙成槽稳定。现有技术虽然能够指导地连墙成槽稳定，但并没有给出地连墙中间指标具体的极限值，只能给出地连墙成槽稳定性与地连墙中间指标之间的关系，因此需要施工人员在现场根据地连墙稳定性与中间指标的关系多次试验使地连墙成槽稳定，导致现有技术在实践过程中效果并未达到最优，同时现有技术一般只对单层土体的深基坑地连墙成槽有效，对于非均质性和各向异性黏性土环境下的多层复合地层深基坑地连墙成槽是否有效仍存在疑问。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是：如何避免非均质性和各向异性黏性土环境下的多层复合地层深基坑地连墙成槽时出现整体失稳。
2、本专利技术所提出的技术方案是：一种多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，包括以下
3、步骤1：考虑不排水条件下黏性土强度的非均质性和各向异特征，根据多层复合土层深基坑地连墙的失稳模式建立地连墙失稳理论模型；
4、步骤2：选取所述对数螺旋滑移面的破坏中心o作为原点，沿水平方向设立x轴，沿竖直方向设立y轴，建立所述地连墙的失稳分析坐标系；将所述多层复合土层中的最底部土层的下表面与所述地连墙接触线投影到所述失稳分析坐标系上的点定义为第一破坏延伸点p0，连接所述破坏中心和所述第一破坏延伸点p0形成第一破坏路径r0；所述第一破坏路径r0与x轴方向之间的夹角是第一破坏角θ0；将所述最底部土层上表面上在x轴方向上超出所述第一破坏延伸点p0的位置定义为第二破坏延伸点p1，连接所述破坏中心和所述第二破坏延伸点p1形成第二破坏路径r1；所述第二破坏路径r1与x轴方向之间的夹角是第二破坏角θ1；重复上述步骤，直至剩余土层的上表面均具有破坏延伸点，同时依次连接所述破坏中心和剩余土层上表面的破坏延伸点形成多个破坏路径ri，所述多个破坏路径与x轴之间的夹角即为破坏角θi；
5、步骤3：考虑不排水条件下黏性土强度的非均质性和各向异特征，根据多层土体的重力作用在所述地连墙槽壁上的功率建立所述地连墙的外力功率模型；
6、步骤4：根据所述对数螺旋滑移面下各个土层的内部能量散耗率建立对数螺旋滑移面上的内部能量散耗率模型；
7、步骤5：建立护壁泥浆支撑模型；
8、步骤6：根据极限分析上限定理，结合所述地连墙的外力功率模型、所述对数螺旋滑移面上的内部能量散耗率模型和所述护壁泥浆支撑模型，建立地连墙成槽稳定性平衡方程，如下式(1)所示，
9、
10、将公式(1)进行变换得到所述护壁泥浆的泥浆重度γs的计算公式，如下式(2)所示，
11、
12、使用优化算法对所述f(θ0,θ1,θ2,...,θn)进行计算，得到地连墙护壁泥浆临界重度的一个最小严格上限解γsmax，选取所述护壁泥浆重度γs大于所述γsmax的泥浆来进行地连墙成槽支撑即可确认地连墙的成槽稳定性。
13、进一步，所述步骤1中的所述失稳模式是指复合地层中具有非均质性和各向异性软土地基的地连墙槽壁整体滑动失稳；所述地连墙失稳理论模型是指所述地连墙槽壁整体失稳时，所述槽壁的槽顶呈现对数螺旋滑移面的整体开裂，所述对数螺旋滑移面将所述多层复合土层土体分为两块，每块土体均为刚体，所述对数螺旋滑移面上方错动的部位视为耗能塑性体。
14、进一步，所述步骤3中的所述地连墙的外力功率模型，如下式(3)所示，
15、wext＝wg1+wg2+...+wgn (3)，
16、式(3)中，wext是所述地连墙的槽壁所受的外力功率之和；n是所述对数螺旋滑移面下的土层数，n是大于1的自然数；wg1是所述对数螺旋滑移面下最底部土层的重力功率；wg2至wgn是所述对数螺旋滑移面下方由下至上的剩余土层的重力功率；
17、公式(3)中的所述wg1的计算公式如下式(4)所示，
18、
19、式(4)中，γ1是所述最底部土层的土体容重；ω是所述对数螺旋滑移面失稳时的旋转角速度；h1是所述最底部土层的土体高度；l是所述p1到地连墙槽壁的距离；
20、所述公式(3)中的所述wg2至wgn的计算公式相同，所述wgn的计算公式如下式(5)所示，
21、
22、式(5)中，是所述对数螺旋滑移面下方由下至上的最后一层土层的重力功率；γn是所述对数螺旋滑移面下方由下至上的最后一层土层的土体容重；
23、将所述wg1至所述wgn的计算公式代入公式(3)中得到所述地连墙的外力功率模型的计算公式，如下式(6)所示，
24、
25、进一步，所述步骤4中的对数螺旋滑移面上的内部能量散耗率模型，如下式(7)所示，
26、
27、式(7)中，是所述对数螺旋滑移面下方最底层土层的内部能量散耗率；是所述对数螺旋滑移面下方由下至上的第二层土层的内部能量散耗率；
28、是所述对数螺旋滑移面下方由下至上的最后一层土层的内部能量散耗率；
29、公式(7)中的所述到所述的计算公式相同，所述的计算公式，如下式(8)所示，
30、
31、式(8)中，(cj)1是所述对数螺旋滑移面下方最底层土层的黏聚力；ξ是最大主应力方向与垂直方向的夹角，为定值；n1,1和n1,2为已知数值；h1为第一层土的土体高度；k是所述对数螺旋滑移面上所有点的主黏聚力的比值，是已知数值；c(y)是所述单层黏土的不排水强度c槽段土层深度发生线性变化趋势；cξ是所述黏土在最大主应力与竖向夹角为ξ的方向上，土体的不排水强度；
32、将所述到所述的计算公式均代入所述公式(7)中，得到对数螺旋滑移面上的内部能量散耗率模型的计算公式，如下式(9)所示，
33、
34、进一步，所述步骤5中的护壁泥浆支撑模型，如下式(10)所示，
35、
36、式(10)中，γs是所述护壁泥浆的泥浆重度，h是所有土层的土体高度。
37、本专利技术的有益效果：本专利技术建立了非均质性和各向异性黏性土环境下的多层复合地层的失稳模型，并建立了多层复合地层下地连墙的失稳分析坐标系，在失稳分析坐标系下，依次分析了地连墙失稳的有关因素建立了地连墙的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，其特征在于：所述步骤1中的所述失稳模式是指复合地层中具有一定黏性不排水条件下非均质性和各向异性软土地基的地连墙槽壁整体滑动失稳；所述地连墙失稳理论模型是指所述地连墙槽壁整体失稳时，所述槽壁的槽顶呈现对数螺旋滑移面的整体开裂，所述对数螺旋滑移面将所述多层复合土层土体分为两块，每块土体均为刚体，所述对数螺旋滑移面上方错动的部位视为耗能塑性体。
3.根据权利要求1所述的多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，其特征在于：所述步骤3中的所述地连墙的外力功率模型，如下式(3)所示，
4.根据权利要求1所述的多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，其特征在于：所述步骤4中的对数螺旋滑移面上的内部能量散耗率模型，如下式(7)所示，
5.根据权利要求1所述的多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，其特征在于：所述步骤5中的护壁泥浆支撑模型，如下式(10)所示，
【技术特征摘要】
1.一种多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的多层复合地层深基坑地连墙成槽稳定性的确认方法，其特征在于：所述步骤1中的所述失稳模式是指复合地层中具有一定黏性不排水条件下非均质性和各向异性软土地基的地连墙槽壁整体滑动失稳；所述地连墙失稳理论模型是指所述地连墙槽壁整体失稳时，所述槽壁的槽顶呈现对数螺旋滑移面的整体开裂，所述对数螺旋滑移面将所述多层复合土层土体分为两块，每块土体均为刚体，所述对数螺旋滑移面上方错动的部...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙锐，蔡海兵，张凯，彭建勇，王冰，彭波，王胜涛，刘文胜，吴亚磊，李小平，谷潇，刘荣康，方天敕，吉泽宇，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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